Plasma disruptions constitute a complete loss of control of a fusion plasma and as such, pose a serious problem to magnetic-confinement fusion devices such as ITER. Disruptions accelerate electrons in the plasma to relativistic speeds, creating so-called runaway electrons (REs) which can subsequently strike the inner walls of a fusion vessel causing damage to device systems. Disruption mitigation is therefore a priority for the operators of tokamak devices wishing to prevent damage during operation.

In addition to injection of impurities into the plasma to manage disruptions, another technique known as benign termination is of interest for use in mitigating the effect of runaway electron impacts. After an initial disruption, molecular deuterium is injected into the post-disruption plasma in order to trigger the termination of the RE beam.

This work focuses on this post-disruption, pre-termination phase of the process. This work updates DREAM, an RE modelling software, to include support for molecular processes. The updated code is then used to simulate the post-disruption injection of D₂ into a plasma, which is subsequently allowed to relax to a steady state after which observations are made. This steady state is characterised by low plasma temperature, the recombination of the bulk plasma and a constant RE dominated plasma current.

Key findings from these simulations indicate that impurity density in the plasma plays a important role in whether the desired low temperature, recombined regime is observed. Furthermore, comparison of molecular and atomic simulations indicate that atomic deuterium yields comparable results when used in place of molecular deuterium in simulations. It is therefore acceptable to approximate molecular deuterium using atomic deuterium when modelling post-disruption impurity injection.

Disruptioner i plasma innebär en fullständig förlust av kontroll över ett fusionsplasma och utgör därför ett allvarligt problem för magnetiskt inneslutna fusionsanordningar som ITER. Vid disruptioner accelererar elektroner i plasmat till relativistiska hastigheter, vilket skapar så kallade skenande elektroner (RE) som sedan kan träffa innerväggarna i ett fusionskärl och orsaka skador. Att minska antalet disruptioner är därför en prioritet för operatörer av tokamak-anordningar som vill förhindra skador under drift.

Förutom injektion av föroreningar i plasmat för att hantera disruptioner, är en annan teknik som kallas godartad nedstängning av intresse för att mildra effekten av skenande elektroner. Efter en initial störning injiceras molekylärt deuterium i plasmat för att utlösa termineringen av RE-strålen.

Detta arbete fokuserar på denna fas efter disruptionen, före avslutningen av processen. Detta arbete uppdaterar DREAM, en RE-modelleringsprogramvara, för att inkludera stöd för molekylära processer. Den uppdaterade koden används sedan för att simulera injektionen av D₂ i ett plasma efter en disruption, vilket sedan tillåts relaxera till ett stationärt tillstånd, varefter observationer görs. Detta stationära tillstånd kännetecknas av låg plasmatemperatur, rekombinering av bulkplasman och en konstant RE-dominerad plasmaström.

Resultaten från dessa simuleringar indikerar att föroreningsdensiteten i plasman spelar en viktig roll för huruvida den önskade rekombinerade regimen observeras. Jämförelse av molekylära och atomära simuleringar indikerar dessutom att atomärt deuterium ger jämförbara resultat när det används istället för molekylärt deuterium i simuleringar. Det är därför acceptabelt att approximera molekylärt deuterium med hjälp av atomärt deuterium vid modellering av föroreningsinjektion efter störning.